Forschende des Fraunhofer UMSICHT haben ein spezielles Geotextil entwickelt, das frisch begrünte Flussufer stabilisieren soll. Der Clou: Das Material ist nicht nur durchwurzelbar, sondern baut sich ab dem dritten Jahr auch allmählich von selbst ab. Von da an übernimmt die Vegetation selbst den Job.
Das vom Fraunhofer-Institut für Umwelt-, Sicherheits- und Energietechnik (Fraunhofer UMSICHT) in Zusammenarbeit mit Industriepartnern entwickelte Geotextil besteht aus den heimischen, nachwachsenden Rohstoffen Hanf und Flachs sowie aus dem zu 100 % biobasierten Kunststoff Polymilchsäure (PLA). Seine Aufgabe als so genannter Geotextilfilter besteht darin, einerseits durchlässig für das Flusswasser zu sein, andererseits aber den Boden im Uferbereich zurückhalten, sodass es nicht zu Erosionen kommt.
Handlungsdruck durch Wasserrahmenrichtlinie
Der neue Vliesstoff entstand zwischen 2016 bis 2024 in den Projekten Bioshoreline I + II , die vom Bundesministerium für Landwirtschaft, Ernährung und Heimat (BMLEH) gefördert wurden. Als Industriepartner beteiligten sich der Biokunststoffhersteller FKuR Kunststoff, der Faserhersteller Indorama Ventures Fibers Germany und der Geotextilhersteller BNP Brinkmann. Die Bundesanstalt für Wasserbau begleitete die Arbeiten als assoziierter Partner.
Frisch begrünte Uferbereiche an Binnengewässern sieht man in den letzten Jahren zunehmend. Hintergrund ist die im Jahr 2000 eingeführte Wasserrahmenrichtlinie der EU, die Mitgliedstaaten dazu auffordert, ihre Gewässer in einen „guten ökologischen und chemischen Zustand“ zu überführen. Für Flüsse wird unter anderem eine ökologische Aufwertung der Uferbefestigungen gefordert. Steinschüttungen sollen durch naturnähere Bauweisen ersetzt werden. Die dazu verwendeten Pflanzen benötigen allerdings in den ersten Jahren eine Unterstützung, bis sie in der Lage sind, die Böschungen allein durch ihr Wurzelwerk selbst zu stabilisieren.
Genau diese Unterstützung können die Bioshoreline-Geotextilien leisten – ohne dass dabei Altlasten im Uferboden entstehen. Bei den Vliesen beginnt nämlich im dritten Jahr der biologische Abbau. Ab da übernehmen die Wurzeln der neuen Pflanzen zunehmend die Aufgabe der Uferbefestigung. Das nachhaltige Geotextil dagegen löst sich mit der Zeit komplett wieder auf.
Ergänzend entwickelten die Forschenden auch einen Bodennagel zur Befestigung des Geotextils, der nach Angaben des Fraunhofer UMSICHT ebenfalls aus „bodenabbaubaren“ Materialien besteht. Im Vergleich zu Erdnägeln aus Holz bietet er den wesentlichen Vorteil der Verformbarkeit – zum Beispiel zu Haken. Das erhöht die Praktikabilität bei Anwendungen im Böschungsbereich.
Freilandversuche seit 2020
Zum Beginn des Projekts lagen bei der Bundesanstalt für Wasserbau (BAW) bereits Erfahrungen mit Kokosmatten, Schafwoll- und Kunststoffvliesstoffen aus Polypropylen und Polyethylenterephthalat (PET) vor. Kokos- und Wollfasern bauen sich jedoch beim Einsatz unter nassen Bedingungen zu schnell ab, während der Kunststoffvliesstoff überhaupt nicht biologisch abbaubar ist.
Die ersten im Vorhaben Bioshoreline entwickelten Prototypen bestanden neben dem PLA-Kunststoff (Polymilchsäure) aus Sisal. Das sind pflanzliche Fasern, die aus Blättern der Sisal-Agave hergestellt und auch für Naturteppiche verwendet werden. Diese Vliese werden seit 2020 nahe Worms auf einem 30 x 6 m großen Böschungsabschnitt am Rhein getestet. Der Freilandversuch zeigte, dass der biologische Abbau dieser Materialzusammensetzung zwar wunschgemäß erst im dritten Jahr beginnt, dann jedoch etwas zu schnell abläuft. Außerdem ist die Durchwurzelbarkeit in den Anfangsjahren nicht optimal.
In der Folge stellte das Bioshoreline-Team daher optimierte Geotextilien her, die zu je 25 % aus Hanf beziehungsweise Flachs bestehen und zu 50 % aus PLA-Fasern. Diese neuen Prototyp-Vliese haben ein Flächengewicht von 900 g pro Quadratmeter und werden seit März 2023 ebenfalls am Rheinufer getestet.
Der Einbau der optimierten Geotextilien erfolgte unter einer bodendeckenden Lage aus austriebsfähigen Weidenästen, die mit Pflöcken, Riegelhölzern und Drahtverspannungen auf dem Boden verankert sind (Weidenspreitlage) sowie einer weiteren Lage aus Saatgutmatten. Weidenspreitlagen werden im Wasserbau als naturnahe Ufersicherung eingesetzt. Es sind eben diese Weidenruten, die beim Bioshoreline-Projekt durch das Geotextil hindurch an der Uferböschung anwurzeln sollen.
Erste Untersuchungen deuten laut Fraunhofer UMSICHT auf vielversprechende Eigenschaften hin. So vielversprechend, dass die optimierten Vliese bereits heute für Praxisvorhaben zur Verfügung stehen: Der Vliesstoffhersteller BNP Brinkmann liefert das „ Bioshoreline Geotextil “ auf Anfrage.
Untersuchungen gehen weiter
Auch nach dem offiziellen Projektende im Mai 2024 wollen die Projektbeteiligten ihre Untersuchungen weiter fortsetzen. Noch in diesem Jahr und dann erneut 2030 will man erneut Proben der Vliese beziehungsweise ihrer Restbestandteile entnehmen und analysieren. Dabei geht es insbesondere um das Abbauverhalten der PLA-Fasern.
Experimentelle Daten zum PLA-Langzeitabbau im Boden existieren bislang nicht, es ist jedoch bekannt, dass sich der Biokunststoff mittels Hydrolyse (Reaktion mit Wasser) und enzymatischem Abbau zersetzt. Die Forschenden gehen deshalb davon aus, dass sich auch die PLA-Fasern der Geotextilien langfristig im Boden abbauen werden.
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